第三节组合电路的竞争和冒险 前面所分析的逻辑电路,基于输入输出都是在稳定的逻辑电平下进 行的,没有考虑动态变化状态。实际上,输入信号有变化,或者某个变 量通过两条以上路经到达输出端。由于路经不同,到达的时间就有先有 后,这一现象叫做竞争。 一、竞争和冒险 A 1p-F 例:一个由两级或门组成的组合电路。 ≥1 假设:B=0,F=A+A=0 B ☆理想情况下:A无论如何变化,F≡0。 ☆实际情况下:输入信号每通过一级门电路都需要一定的延迟时间tpo 画出考虑延迟时间的输入输出波形图。 当:A由1→0,考虑G1门延迟时间 B 当A由1变为0时,由于考虑了G门的延迟时 间,在G2门的2个输入端出现了均为0的短 暂时刻,使G2输出产生了不应有的窄脉 冲,这个窄脉冲称为毛刺
前面所分析的逻辑电路，基于输入/输出都是在稳定的逻辑电平下进 行的，没有考虑动态变化状态。实际上，输入信号有变化，或者某个变 量通过两条以上路经到达输出端。由于路经不同，到达的时间就有先有 后，这一现象叫做竞争。 一、竞争和冒险 例：一个由两级或非门组成的组合电路。 假设：B = 0, F = A + A = 0 ☆ 理想情况下：A 无论如何变化，F≡0。 ☆ 实际情况下：输入信号每通过一级门电路都需要一定的延迟时间t pd 。 画出考虑延迟时间的输入/输出波形图。 pd t 当 ：A 由1→0, 0 考虑G1门延迟时间 当A由1变为0时，由于考虑了G1门的延迟时 间，在G2门的2个输入端出现了均为0的短 暂时刻，使G2门输出产生了不应有的窄脉 冲，这个窄脉冲称为毛刺。 A B F ≥1 ≥1 G1 G2 F 0 A B A
冒险类型 从波形上可以分为:静态冒险 太动态冒险 ☆静态冒险:输入信号变化前、后,输 出的稳态值是一样的,只00o 有输入信号发生变化时, 输出产生毛刺。 ☆动态冒险:输入信号变化前、后,输 出的稳态值是不一样的, 00 并在边沿处产生毛刺。 动态冒险往往是由静态冒险造成的。 太引起冒险的原因可分为:函数冒险和功能冒险
从波形上可以分为： ☆静态冒险 ☆动态冒险 ☆静态冒险：输入信号变化前、后，输 出的稳态值是一样的，只 有输入信号发生变化时， 输出产生毛刺。 ☆动态冒险: 输入信号变化前、后，输 出的稳态值是不一样的， 并在边沿处产生毛刺。 1 1 0 0 动态冒险往往是由静态冒险造成的。 ☆引起冒险的原因可分为：函数冒险和功能冒险。 0 0 1 0 1 1
1、函数冒险 在稳态条件下:当:0,F=1当4,F=1 在动态条件下: A由1→0,早于B由0→1的变化,A F=A+B ≥1 即A先到达或门输入端并与变化B 前的B相加,经或门传输延迟时 间tp后,到达F,使F=0。输出A 出现偏1冒险。 ☆这种冒险通过改变电路结B_0 构是不能消除的,避免冒险的F 方法是,同一时刻只允许单个 输入变量变化
在稳态条件下： 在动态条件下： ,F 1 A 1 B 0 = = 当：= ,F 1 A 0 B 1 = = 当：= pd t A由1→0,早于B由0→1的变化， 即A先到达或门输入端并与变化 前的B相加，经或门传输延迟时 间t pd后，到达F，使F=0。输出 出现偏1冒险。 ☆ 这种冒险通过改变电路结 构是不能消除的，避免冒险的 方法是，同一时刻只允许单个 输入变量变化。 ≥1 A B F = A+ B 0 1 1 1 A 0 B 1 F
2、功能险 由F的卡诺图可知,在稳定情况下,+8 ≥F F(0,1,0)=1F(1,1,1)=1 BC+AB 如果A,C两个输入信号发生变化 若:C先由0→1,其路经010→011-111 AA0 00011110 F(0,1,0)=1 F(01,1)=0产生偏1冒险。1 0 0 100+10 若:A先由0→1,其路经010110111由以上分析可知: F(0,1,0)=1 当有两个或两个以上的输 F(110)=1不会产生冒险 入信号发生变化时,由于 可能经过的路经不同而产 F(1,1,1)=1 生的静态冒险称为功能冒 险
AB C 00 01 11 10 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 = BC+ AB 当ABC从010→111时： 由F的卡诺图可知，在稳定情况下， F(0,1,0)=1 F(1,1,1)=1 如果A,C两个输入信号发生变化： 若：C先由0→1,其路经010→011→111。 F(0,1,0)=1 F(0,1,1)=0 F(1,1,1)=1 产生偏1冒险。 1 1 0 若：A先由0→1,其路经010→110→111。 F(0,1,0)=1 F(1,1,0)=1 F(1,1,1)=1 不会产生冒险。 由以上分析可知： 当有两个或两个以上的输 入信号发生变化时，由于 可能经过的路经不同而产 生的静态冒险称为功能冒 险。 & & ≥1 A B C F
冒险的判别A消除 代数法: 卡诺图法: 取样脉冲法 输出端加滤波电路 1、代数法 在n变量的逻辑表达式中,给η-1个变量以特定取 值(0,1),表达式仅保留某个具有竞争能力的变量X,使逻 辑表达式变成 X+X或XX 则实现该表达式的逻辑电路存在冒险。 X+X称为偏险,0冒险。 XX称为偏0冒险,险
代数法： 卡诺图法： 取样脉冲法 输出端加滤波电路 1、代数法： 在n变量的逻辑表达式中，给n-1个变量以特定取 值（0,1),表达式仅保留某个具有竞争能力的变量X,使逻 辑表达式变成 X + X或XX 则实现该表达式的逻辑电路存在冒险。 X + X称为偏1冒险，0冒险。 XX称为偏0冒险，1冒险
例1:已电略图,判断电路是否在冒险,并画出消除冒险的路 根据逻辑电路图写出表达式。 A &64B F=AB·AC=AB+AC B &p-F A+A令B=c=1 8 AB·AC 产生偏1冒险,即0冒险。 A具有两条路经到达输出端,所以A变量为具有竞争能力的变量 会产生0冒险。 消除冒险的方法: 81 消除冒险的方法就是消除A+A 产生的条件。 ABc 81 &b-F 根据包含律可以写出: F=AB+ AC=AB+AB+BC B=C= 8 F=A+A+1=1输出F≡1,不可能出现0冒险。 从本例看出:最简和最佳是一对矛盾两个方面。 回阿阿回同回同阿回回同同同呵≯會
根据逻辑电路图写出表达式。 A ABAC = ABAC F = ABAC = AB+ AC = A + A 令B=C=1 A具有两条路经到达输出端，所以A变量为具有竞争能力的变量。 会产生0冒险。 产生偏1冒险，即0冒险。 消除冒险的方法： 消除冒险的方法就是消除 A + A 产生的条件。 根据包含律可以写出： F = AB+ AC = AB+ AB+BC 令B=C=1 F = A + A +1=1 输出F≡1,不可能出现0冒险。 从本例看出：最简和最佳是一对矛盾两个方面。 & & & 1 A B C F & & & 1 A B C F &
例2:已电略图,判电路是否蓓在旨险,并画出消冒险的电路。 F=A+B+A+C=(A+B)(A+c) ≥1 a+B F=A.A令B=C=0 ABc ≥1F 产生1冒险 ≥1 =A+b+a+c 消除冒险的方法: A+c 消除冒险的方法就是消除A.A A 产生的条件。 ≥1 根据包含律可以写出: 21p-F F=(A+B(A+C)=(A+B(A+CKB+C)C A+B+A+C+B+C令B=C=0 ≥1 F=A·A.0输出F≡0,不可能出现1冒险
≥1 ≥1 ≥1 1 ABC A F A + B A + C = A + B + A + C F = A + B + A + C = ( A + B )(A + C) F = AA 令B=C=0 会产生 1冒险 消除冒险的方法： 消除冒险的方法就是消除 A A 产生的条件。 根据包含律可以写出 ： F = ( A + B ) (A + C ) = ( A + B ) (A + C )( B + C ) = A + B + A + C + B + C 令B=C=0 F = A A 0 输出F≡0,不可能出现 1冒险。 ≥1 ≥1 ≥1 1 ABC F ≥1
2、卡图法 在卡诺图中,函数的每一个与项(或项)对应一个 合并圈,若两个合并圈相切,相切之处会出现冒险。 F=AB+AC F=(A+ B(A+C) AB AB 00011110 00011110 0 00 0(0 LODI 0 相切处:B=C=1 相切处:B=C=0 F=AB+AC令B=C=1F=(A+B(A+C)令B=C=0 A+A产生0冒险 A.A产生1冒险 太消除冒险的方法: 太消除冒险的方法 在相切处增加一个合 在相切处增加一个合并圈B+C 并圈BC。 ∽卡诺图法和代数法分析方法完全一样
AB C 00 01 11 10 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 AB C 00 01 11 10 0 1 在卡诺图中，函数的每一个与项（或项）对应一个 合并圈，若两个合并圈相切，相切之处会出现冒险。 F = AB+ AC F = (A + B)(A +C) 相切处：B=C=1 相切处：B=C=0 F = AB+ AC 令B=C=1 = A + A 产生0冒险 ☆消除冒险的方法： 在相切处增加一个合 并圈BC。 F = (A + B)(A +C) 令B=C=0 = AA 产生1冒险 ☆消除冒险的方法： 在相切处增加一个合并圈B+C。 ♥卡诺图法和代数法分析方法完全一样
3、取样脉冲法 多个输入发生状态变化时,冒险是难以消除的。当组合 电路的冒险影响了整个系统的工作时,可以采用取样脉冲的 方法加以解决。 A ☆先判断组合电路 8 B- 有无冒险产生,A+A,AA 8 &b-F 若有冒险加取样脉冲与组c 8 合电路相与。 ☆取样脉冲仅在输出门处 于稳定值期间到来,保证输出 结果正确,在取样脉冲周期之 ABCd 外,输出信息无效。 ☆取样脉冲法目的是避开 冒险 回阿阿回同回同阿回回同同同呵≯會
多个输入发生状态变化时，冒险是难以消除的。当组合 电路的冒险影响了整个系统的工作时，可以采用取样脉冲的 方法加以解决。 脉冲 A B C d e f F ☆先判断组合电路 有无冒险产生， A + A ,AA 若有冒险加取样脉冲与组 合电路相与。 ☆取样脉冲仅在输出门处 于稳定值期间到来，保证输出 结果正确，在取样脉冲周期之 外，输出信息无效。 ☆取样脉冲法目的是避开 冒险。 & & & 1 A B C & F
4、输出端加滤波电容 RC积分电路,是一阶低通 滤波器,能滤除信号中高频分量, cV。毛刺就是一个高频分量,加滤波 电路能有效消除毛束 本章重点掌握: 全加器、译码器、数据选择器。 小规模集成电路要会分析,会设计。 中规模集成电路:要求看懂功能表,熟练应用集成电路
RC积分电路，是一阶低通 滤波器，能滤除信号中高频分量， 毛刺就是一个高频分量，加滤波 电路能有效消除毛刺。 本章重点掌握： 全加器、译码器、数据选择器。 小规模集成电路要会分析，会设计。 中规模集成电路：要求看懂功能表，熟练应用集成电路。 R Vi C Vo Vi Vo